O que é Investment Casting?

Uma introdução ao processo de fundição de investimento

A fundição de precisão, também conhecida como fundição de precisão ou fundição por cera perdida, é um processo de fabricação no qual um padrão de cera é usado para moldar um molde de cerâmica descartável. Um padrão de cera é feito na forma exata do item a ser moldado. Este padrão é revestido com um material cerâmico refratário. Uma vez que o material cerâmico esteja endurecido, ele é virado de cabeça para baixo e aquecido até que a cera derreta e escorra. A casca de cerâmica endurecida torna-se um molde de revestimento descartável. O metal fundido é derramado no molde e deixado esfriar. A fundição de metal é então quebrada do molde gasto.

O termo microfusão é derivado do processo de “investimento” (envolvendo) um padrão com materiais refratários. A fundição de precisão é frequentemente selecionada em relação a outros métodos de moldagem porque as peças fundidas resultantes apresentam detalhes finos e excelentes acabamentos de superfície como fundidos. Eles também podem ser moldados com paredes finas e passagens internas complexas. Ao contrário da fundição em areia, a fundição de investimento não requer um calado.

Essas qualidades de processo podem fornecer fundidos com formato líquido ou quase líquido, que proporcionam aos clientes economias significativas de custo em material, mão de obra e usinagem. Pode fazer uso dos metais mais comuns, incluindo alumínio, bronze, magnésio, aço carbono e aço inoxidável. As peças fabricadas com fundição de investimento incluem lâminas de turbina, equipamentos médicos, componentes de armas de fogo, engrenagens, joias, cabeças de tacos de golfe e muitos outros componentes de máquinas com geometria complexa.

O processo de fundição de investimento

O processo de microfusão consiste em várias etapas:construção do molde de metal, produção do padrão de cera, criação do molde cerâmico, vazamento, solidificação, agitação e limpeza.

1. Construção de matriz metálica

O padrão de cera e o molde cerâmico são destruídos durante o processo de microfusão, de modo que cada fundição requer um novo padrão de cera. A menos que a fundição de investimento esteja sendo usada para produzir um volume muito pequeno (como é comum para trabalhos artísticos ou joias originais), é necessário um molde ou matriz para fabricar os padrões de cera.

O tamanho da matriz mestre deve ser cuidadosamente calculado; deve levar em consideração a contração esperada do padrão de cera, a contração esperada do material cerâmico aplicado sobre o padrão de cera e a contração esperada da própria fundição de metal.

2. Produção de padrões de cera

O número de padrões de cera é sempre igual ao número de fundidos a serem produzidos; cada fundição individual requer um novo padrão de cera.

A cera quente é injetada no molde ou matriz e deixada solidificar. Núcleos podem ser necessários para formar quaisquer recursos internos. O padrão de cera resultante é uma réplica exata da peça a ser produzida. O método é semelhante à fundição, mas com cera usada em vez de metal fundido.

3. Criação de molde

Um sistema de gating (sprue, runner bars e risers) é anexado ao molde de cera. Para fundições menores, vários padrões de cera são anexados a um sistema central de abertura de cera para formar um conjunto semelhante a uma árvore. Um copo de vazamento, normalmente fixado na extremidade das barras de rolamento, serve para introduzir o metal fundido no molde.

A “árvore padrão” montada é mergulhada em uma pasta de sílica de grão fino. É mergulhado repetidamente, sendo revestido com pasta progressivamente mais refratária a cada mergulho. Uma vez que o revestimento refratário atinge a espessura desejada, deixa-se secar e endurecer; o revestimento seco forma um invólucro cerâmico ao redor dos padrões e do sistema de abertura.

A espessura do invólucro cerâmico depende do tamanho e peso da peça a ser fundida e da temperatura de vazamento do metal a ser fundido. A espessura média da parede é de aproximadamente 0,375 pol. (9,525 mm). O molde cerâmico endurecido é virado de cabeça para baixo, colocado em um forno e aquecido até que a cera derreta e escorra. O resultado é uma concha cerâmica oca.

4. Derramando

O molde de cerâmica é aquecido a cerca de 1000 – 2000°F (550 – 1100°C). O processo de aquecimento fortalece ainda mais o molde, elimina qualquer resto de cera ou contaminantes e evapora a água do material do molde.

O metal derretido é derramado no molde enquanto ainda está quente – o metal líquido flui para o copo de vazamento, através do sistema de canal central e para cada cavidade do molde na árvore. O molde pré-aquecido permite que o metal flua facilmente através de seções finas e detalhadas. Ele também cria uma fundição com precisão dimensional aprimorada, pois o molde e a fundição resfriam e encolhem juntos.

5. Resfriamento

Após o vazamento do molde, o metal esfria e solidifica. O tempo que leva para um molde esfriar em um estado sólido depende do material que foi fundido e da espessura da peça que está sendo feita.

6. Agitação

Uma vez que a fundição solidifica, os moldes cerâmicos se quebram e a fundição pode ser removida. O molde cerâmico é normalmente quebrado manualmente ou por jatos de água. Uma vez removidos, os fundidos individuais são separados de sua árvore de sistema de gating usando impacto manual, serragem, corte, queima ou por quebra a frio com nitrogênio líquido.

7. Finalizando

Operações de acabamento como lixamento ou jateamento são comumente empregadas para alisar a peça nas entradas e remover imperfeições. Dependendo do metal do qual o fundido foi vazado, o tratamento térmico pode ser empregado para endurecer a peça final.

Quando usar a fundição de investimento

Devido à sua complexidade e requisitos de mão de obra, a fundição por microfusão é um processo relativamente caro – no entanto, os benefícios geralmente superam o custo. Praticamente qualquer metal pode ser fundido. As peças fabricadas por microfusão são normalmente pequenas, mas o processo pode ser usado de forma eficaz para peças com peso de 75 libras ou mais.

A fundição de precisão é capaz de produzir peças complexas com excelentes acabamentos de superfície como fundidos. As fundições de precisão não precisam ter um cone embutido para remover os componentes de seus moldes porque as cascas de cerâmica se soltam da peça após o resfriamento. Esse recurso de produção permite que peças fundidas com ângulos de 90 graus sejam projetadas sem tolerância de contração incorporada e sem necessidade de usinagem adicional para obter esses ângulos.

O processo de microfusão cria peças com precisão dimensional superior; as peças em forma de rede são facilmente alcançáveis ​​e as formas acabadas são muitas vezes produzidas sem usinagem secundária. Cada execução de fundição única requer uma nova matriz para produzir padrões de cera. Ferramentas para fundição de precisão podem ser bastante caras; dependendo da complexidade, os custos de ferramentas podem ficar entre US$ 1.000 e US$ 10.000.

Para pedidos de alto volume, o tempo e o trabalho economizados pela eliminação ou redução da usinagem secundária compensam facilmente o custo de novas ferramentas. Pequenas corridas de fundição são menos propensas a compensar o investimento. Geralmente, a fundição por microfusão é uma escolha lógica para uma tiragem de 25 peças ou mais.

Geralmente, leva 7 dias para passar de um padrão de cera fresco para uma fundição completa; a maior parte desse tempo é ocupada criando e secando o molde de concha de cerâmica. Algumas fundições têm recursos de secagem rápida para produzir peças fundidas mais rapidamente. O tempo e a natureza de trabalho intensivo da fundição de investimento não afeta apenas o custo. As fundições têm equipamentos e capacidade de produção limitados, portanto, os prazos mais longos para fundição de precisão são comuns.

Serviços de elenco personalizados

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